调理果蔬制品组合干燥技术的研究进展

刘 清， 倪 穗,孙金才

(1.宁波大学 海洋学院，浙江 宁波315211；2. 浙江医药高等专科学校 食品学院，浙江 宁波310053)

调理果蔬制品组合干燥技术的研究进展

刘 清1，2， 倪 穗1*,孙金才2*

(1.宁波大学 海洋学院，浙江 宁波315211；2. 浙江医药高等专科学校 食品学院，浙江 宁波310053)

组合干燥能充分利用每个干燥方式的特点，互补优化干燥过程，达到提高产品品质、增加经济效益、安全环保、降低干燥能耗的目的。本文对前人做过的果蔬组合干燥方面的研究进行了全面的总结分析，介绍了目前已有的组合干燥的主要种类和国内外对组合干燥应用的研究现状，最后分析了果蔬组合干燥技术存在的问题和发展趋势。

调理果蔬加工；组合干燥技术；研究进展

中国是果蔬大国，随着消费结构升级，调理果蔬的市场需求越来越大。调理果蔬的比例日益增加，果蔬的干燥技术也在发展进步，从最初的传统自然晒干、阴干到如今的红外线干燥、冻干干燥、微波干燥等等种类繁多。而这些单一的干燥技术等都存在一定的缺点，如耗能大、效率低、产品品质差等。近年来人们消费观念逐渐转变，不再是简单的关注价格而更多的是品味、品质，要求符合健康、安全、有格调等。生产工艺低耗、高效、产品保持高品质的干燥方法成为研究热点。

目前用于果蔬干燥的最多的是组合干燥技术，

结合两种或者两种以上的干燥技术组合干燥。组合干燥技术可以扬长避短，互补各自单一干燥的缺点，将优点放大化。针对调理果蔬本身物料特性选择相应的干燥方法组合干燥，达到低耗能、高效率的工艺过程得到高品质的产品[1]。组合干燥技术的种类非常多，按其主要技术可分为微波相关组合干燥、远红外相关组合干燥、热泵相关组合干燥、渗透相关组合干燥等。本文主要总结了调理果蔬加工中组合干燥的应用和研究现状，此外对组合干燥技术在未来的调理果蔬加工应用进行了展望。以期为今后的果蔬加工产业发展提供参考。

1 微波相关组合干燥技术的研究现状

微波是指频率在300 MHz～300 GHz之间的电磁波。微波干燥是利用物料中水分子极化作用从无序状态在突变电磁场的作用下变为有序状态，使得电磁波能够直接穿透到物料内部，使整个物料吸收微波转变的热能从而被快速加热升温，水分子能快速吸收能量，发生迁移扩散，水蒸气从内向外快速蒸发[2]。由于微波干燥是水蒸气从物料内部向外逸出，所以会出现物料加热不均匀，物料表面易烧焦干，制后的物料质地较硬等问题，同时微波在实际的产业化应用中还有耗能较大的问题。针对微波的这些问题的解决，研究与微波相结合的组合干燥方式很有必要。现在常见的微波类相关组合干燥有：微波组合热风干燥、微波组合冷冻真空干燥、微波组合喷动干燥等。

1.1 微波组合热风干燥

热风是以热空气为干燥介质，微波与热风组合干燥有效地结合了微波从物料内部向外逸出自由水的特点和热风可有效的去除产品中的自由水和结合水的的特点，极大地提高干燥效率，使得物料的干燥更为经济有效。

于海明等[3]采用微波热风耦合干燥山楂片，测得产品的维生素C、有机酸含量都高于单一的微波干燥和热风干燥。Varith等[4]以去皮龙眼为研究对象，采用微波热风联合干燥方法，研究结果表明二者联合干燥使整个工艺流程的干燥时间缩短了64.3%，单位能耗也减少了48.2%，大大地减缩了能耗。Sharma 等[5]对微波-热风联合干燥甘蓝的水分扩散特点进行了研究，结果表明可以用一个三次多项式表达其水分有效扩散系数和水分含量之间的关系，对于甘蓝等蔬菜的水分扩散系数与水分含量的关系研究提供了理论支撑。刘小丹等[6]以红枣的总Vc含量、总黄酮含量为主要品质因素，采用分段热风、微波间歇、微波-联合干燥三种干燥方式对红枣进行干制，研究表明微波热风联合干燥的红枣总Vc含量相比于其他两种干燥方法增加了99.53%。三种干燥方法对总黄酮的含量影响不大，且微波热风干燥时间比其他两种干燥方式相比缩短了11%，有效的节省了资源。方良材等[7]采用热风-微波联合干燥天等指天椒。先在80 ℃温度下热风干燥40 min再进行功率为60 W微波干燥5 min的条件下，天等指天椒的干燥品质较好，维生素C含量损失较小且干燥时间从210 min缩短到45 min，提高了生产效率，可在实际生产中进一步推广应用。Motevali等[8]对比单一的热风、微波、真空以及红外干燥四中技术的耗能研究，结果表明微波-热风联合干燥能更大程度的降低耗能。

1.2 微波组合真空/冷冻干燥

微波组合真空/冷冻结合了微波快速干燥的特点和真空低温除湿、冷冻保持高营养成分的特点。利用微波从内而外的传热方式结合真空低温干燥，使得物料可在温度较低的条件下保持快速干燥，较好地保持了物料的品质，该方法适合于干燥热敏性物料，所得物料营养物质损失较小，保持较好的品质。

毕金峰等[9]采用单因素和一次回归正交试验，对蓝莓进行热风-微波真空组合干燥的优化工艺研究。得出了最佳干燥工艺参数：初始水分含量30%～40%，微波干燥温度80 ℃，微波功率1.5 kW，真空度-80 kPa，微波干燥时间4 min。此外还建立了微波功率、真空度和微波干燥时间与蓝莓最终水分含量、膨化率和单位能耗的回归方程。陈媛媛等[10]采用微波真空干燥铁棍山药，以微波功率、真空度、切片厚度为试验因素，通过正交试验测多糖得率。研究表明最佳工艺条件为：微波功率1.2 kW；真空度40 kPa；切片厚度8 mm。Calín-Sánchez等[11]对大蒜进行微波-真空干燥、对流干燥对比实验。研究表明微波-真空干燥耗能较低，干燥后的大蒜抗氧化能力增强。单心心等[12]以干燥速率、b值、蒜素含量、复水率为衡量指标进行试验，通过四因素三水平正交试验，研究大蒜的冻干-真空微波最佳工艺，结果为微波功率420 W，水分转换点30%。Zhang等[13]以重组卷心菜制脆片为研究对象，对比微波冷冻、热风干燥、真空微波干燥三种技术工艺。结果表明，该方法虽然产品干燥效率低于微波真空干燥，但是品质优于热风、真空微波干燥。Jiang等[14]对比研究了微波冷冻干燥和普通的冻干技术下的香蕉片干燥的耗能。结果表明，微波冷冻组合干燥可以节约40%时间和三分之一的能耗。Motevali等[15]对蘑菇片进行了多种干燥方法的研究。结果表明，虽然真空微波干燥时间短于微波干燥，但是由于真空微波需在真空条件下，所以整体耗能会比微波干燥较高。

1.3 微波组合喷动干燥

微波喷动组合干燥主要适用于颗粒状和块状的产品。喷动床使得物料处于不间断的运动状态，可以避免单一微波干燥造成的物料干燥不均匀的缺点。

章虹等[16]以莴苣为材料对比研究微波喷动干燥技术和真空冷冻干燥，表明采用前者干燥后的莴苣片的复水性和叶绿素质量分数低于后者干燥产品，但是微波喷动干燥的能耗相比与真空冷冻干燥降低了25%，并确定了微波喷动干燥技术具有显著地减少耗能效果。杨华等[17]以竹笋为研究对象，探究了微波喷动干燥的工艺与品质。结果表明在温度为65 ℃、微波频率800 W、时间70 min的工艺条件下，产品的品质优于真空冷冻干燥，但是营养品质略低于真空冷冻干燥产品。Kahyaoglu等[18]对比研究微波-喷动床联合干燥和喷动床干燥速煮小麦和干小麦，发现组合干燥的得到的产品品质较好。王建中等[19]利用微波喷动对茭白进行脱水处理，应用响应面法优化干燥工艺，得出在最佳工艺条件下茭白的复水率与预测值只有1%误差。

2 红外相关组合干燥

红外干燥是利用红外线照射物料吸收热量升温达到干燥的效果。红外线是介于微波和可见光之间的一种电磁波。根据波长的不同分为远红外、中红外、近红外几种，常用于农作物和果蔬的干燥。物料干燥过程比较均匀，无污染，但也存在一定的局限性，可能会使物料膨胀，甚至破裂[20]。所以红外干燥技术可以将其和其他干燥技术联合应用取长补短。

2.1 红外组合热风干燥

红外照射使物料吸收能量，水分从内部升温，形成由内向外的温度梯度，热风干燥可以及时带走物料表面的水分，结合两者干燥方式使得干燥效率大大提高。

高飞等[21]对红枣进行了多种干燥技术对比研究，使用电镜扫描干燥后的红枣片，发现红外-热风干燥得到的红枣片组织间隙均匀、较大，使用红外-热风制得干制红枣果肉组织变形较小，可以最大程度的保持红枣的原有形状。Nuthong等[22]对龙眼全果进行红外-热风组合干燥的动力学研究，发现红外功率、干燥温度、干燥风速等对物料的干燥有着显著地影响。吴本刚等[23]研究了对催化式红外干法杀青红外热风顺序联合干燥胡萝卜。得出了在90 ℃红外干法杀青15 min，然后70℃进行红外干燥至水分含量为30%～40%，最后阶段转换为70 ℃热风干燥至终点，能够生产高品质胡萝卜片。Yang等[24]采用红外组合热风干燥对比单一的红外、热风干燥的方法。在温度130 ℃、140 ℃、150 ℃的条件下，对杏仁进行了干燥灭菌处理，发现灭菌效果随着温度的升高增强，此外还发现在杀灭相同数量的小球菌情况下，红外组合热风的干燥方法相比与单一的干燥方法节省了38%～62%的时间。相同的干燥条件下，组合干燥的灭菌效果可以达到食品工业生产中要求。孙传祝等[25]在蔬菜脱水的研究中发现红外热风组合干燥的干燥速率高于单一的热风和单一的红外干燥。Kumar等[26]以洋葱的颜色、丙酮酸含量为评价指标，采用红外热风组合进行干燥试验。研究表明在洋葱片厚度为2 mm，温度60 ℃，风速2 m/s和空气温度40 ℃的条件下洋葱的风味和色泽较好。

2.2 红外组合冷冻真空干燥

红外线与真空环境相结合，将红外辐射作为加热源进行干燥加热，具有低温、快速、高效等优点。

Lin等[27]以冷冻红薯为对象，进行远红外-冷冻组合干燥、热风干燥、冷冻干燥四种技术耗能对比研究。研究表明远红外-冷冻组合干燥比其他几种干燥所用时间短。Pan等[28]采用红外冷冻组合干燥香蕉片，探究了在不同的红外强度3 000、4 000、5 000 W/m2条件下的香蕉片的色泽，脆度等品质指标、结果表明组合干燥的红外强度在4 000 W/m2时干燥速率较快、品质较好。王洪彩等[29]以香菇为研究对象，探究了中短波红外干燥技术脱水的性能，组合了冷冻干燥技术对香菇的品质、工艺耗能进行优化改进。Mongpraneet等[30]以洋葱为对象，采用远红外真空组合干燥技术。发现辐射强度与脱水速率、样品品质之间有较强的显著性关系，表明随着干燥时间、干燥温度增加时样品的复水特性越差。

2.3 红外组合气体射流冲击干燥

气体射流冲击干燥技术是将热气进行加压处理，然后通过一定的形状的喷嘴射出，直接作用于物料表面带走表面的水分。该方法结合红外技术干燥物料的效率高，主要用于缩短块状、小颗粒的物料的干燥时间。

Jaturonglumlert[31]等对水果泥进行红外-对流组合干燥试验，探究果蔬干制品的品质、建立了偏差在±10%的质热传递模型，为干制品的品质提供了技术支持。李兆路等[32]采用对流-红外干燥桑葚。结果表明干燥温度对品质的影响较大，在最佳工艺条件：70 ℃对流干燥温度，675 W功率下的桑葚品质最好。高鹤等[33]对番木瓜进行了对流-红外干燥和热风干燥对比研究。结果表明在干燥温度相同的情况下，前者干燥的速率、复水速度快于后者，但是番木瓜的Vc的损失率却高于后者。

3 渗透脱水相关组合干燥

渗透干燥一般用于物料的脱水前处理，是利用渗透压的作用原理将物料中的一部分水分除去。能够较好的保持产品的质构、色泽，减小褐变的发生机率，有效的保持产品的复水性。在产业化的应用中常与其他干燥技术组合使用，如渗透脱水组合热风干燥、渗透脱水组合冷冻干燥、渗透脱水组合微波干燥等。

3.1 渗透脱水组合热风干燥

渗透脱水作为热风干燥的前处理，有利于缩短干燥时间，节约生产工艺的能源。张晓敏等[34]用渗透脱水前处理板栗，组合热风干燥对比单一的热风干燥，发现干燥时间缩短了2～3.5 h，水分活度降低了15%以上，复水率也有所提高。Lemus-Mondaca等[35]对智利木瓜进行渗透脱水前处理，研究了热风干燥的动力学和品质的影响。结果表明经过渗透脱水处理的木瓜复水性显著地提高，抗坏血酸的保留率也增加，色泽和硬度都较好。刘云宏[36]等采用超声波技术辅助渗透脱水-热风干燥梨。结果表明超声波辅助可以提高脱水效率，缩短热风干燥时间，提高整个工艺的效率。Lombard等[37]对木瓜进行热风干燥和渗透脱水-热风干燥对比研究，发现用渗透脱水前处理木瓜，使得整个干燥工艺节省了64.9%的时间。

3.2 渗透组合冷冻干燥

冷冻干燥的缺点是耗能较大，采用渗透脱水前处理，物料的水分部分散失可以有效地降低冷冻干燥的耗能，同时采用渗透-冷冻组合干燥得到的产品品质比单一的冷冻干燥质量好。

Wang等[38]研究了马铃薯片的渗透脱水-微波冷冻组合干燥工艺。结果表明渗透脱水后的样品脱水速率大于未经渗透脱水处理的，此外添加浓度小于5%的NaCl或者浓度小于30%的蔗糖对样品进行前处理，可以提高产品的品质。Agnieszka等[39]研究渗透脱水对冷冻干燥的草莓复水性和吸潮性的研究。结果表明采用蔗糖、葡萄糖对冷冻干燥的草莓进行前处理可以降低复水性和吸潮性。Mauricio等[40]对菠萝片用不同方法的进行前处理研究，冷冻干燥耗能情况等。结果表明在渗透-冷冻干燥前加入微波处理会使耗能减少61.3%。

3.3 渗透组合微波干燥

江宁等[41]对杏鲍菇进行渗透脱水组合隧道式微波干燥工艺研究优化，得出优化后的干燥条件为：浸渍时间128 min，微波功率7.2 W·g-1传送速度480 r·min-1。研究结果为杏鲍菇的工业生产提供了理论基础。田红萍等[42]探讨了胡萝卜的渗透脱水和微波干燥这种组合式干燥的特性。发现采用渗透脱水前处理后的胡萝卜进行微波干燥时装载量在100～200 g且厚度为2 mm时可以得到较好的干制胡萝卜制品。程璐等[43]以莴笋进行了渗透微波组合干燥研究，以干燥时间作为参数，可得出经过渗透脱水前处理的莴笋片干燥时间比单一的微波干燥缩短了50%，且Vc含量损失较少，产品的营养含量保留率较高，复水性较好。Changrue等[44]采用渗透和微波真空组合干燥草莓，以草莓切片为材料从产品的水分活度、收缩率、复水性、色泽、质构特性、感官评价及能耗方面进行了研究。

4 热泵相关组合干燥

热泵干燥是一种比较温和的干燥方式，物料表面水分的蒸发速度与内部向表面迁移速率比较接近，从低温热源吸收热量，并使其在较高温度下作为有用热能，有效加以利用[45]。热泵干燥是一种低成本高效的干燥方法，干燥参数易于控制，热泵干燥食品物料时其干燥温度能在-20～60 ℃范围内调节，采用恰当的控制方法，便可使物料高效干燥。热泵干燥应用广泛，不仅应用于果蔬、种子的干燥，同时在木材的干燥应用中也较为成熟。

4.1 热泵组合微波干燥

热泵和微波组合干燥，针对热泵干燥时间较长的问题，在干燥后阶段组合微波干燥，缩短了干燥时间，同时也弥补了微波干燥易出现物料干燥不均匀的现象,提高了干燥效率和经济性。

王教领等[46]研制了一种微波热泵组合干燥机，并以金针菇为材料进行试验，干燥后的产品质量较好，可以为物料干燥提供参考价值。关志强等[47]对整果荔枝进行热泵-微波组合干燥。结果表明在最佳工艺条件下的荔枝产品感官综合得到27分。Jia等[48]以马铃薯和胡萝卜为实验原料进行热泵微波组合干燥研究。实验发现体积干燥速率和热泵微波组合干燥的整体性能是可以预测，为后续的热泵微波组合干燥速率的研究提供了理论支持。马国远等[49]对农副产品进行了热泵微波组合干燥试验。结果表明组合干燥比单一的热泵干燥相比可以提高产量，但是SMER降低，且与微波能输入量成正比。Jia等[50]以整生姜和胡萝卜片对比研究了热泵联合微波干燥与单一的热风干燥产品的品质。结果表明组合干燥具有较低的SMER和较高的产量。

4.2 热泵组合热风干燥

该方法是在前期采用热泵干燥低温除湿，后期采用热风干燥提高空气温度，使物料的内外形成大的温度梯度差，温度向物料内部传递，提高水分蒸发率。

季阿敏等[51]采用热泵-热风组合干燥大红萝卜，以萝卜丁的尺寸、质量、送风温度以及送风速度为试验因素，研究对干燥速率的影响。结果表明四个因素对萝卜的干燥速率有着显著地影响。在以单位能耗除湿量为指标，得出转换点水含水率为60%，最佳送风温度为60 ℃，热风干燥送风温度为35 ℃。李远志等[52]采用热泵热风组合干燥胡萝卜和金针菇。以风速、除湿时物料含水率、脱水速率、能耗为指标，研究了最佳干制工艺条件。徐建国等[53]用胡萝卜为实验材料，进行了干燥时间与产品营养成分对比研究。结果表明热泵联合热风干燥既可以降低单一的热泵干燥时间，又比单一的热风干燥得到的胡萝卜片的营养成分保留率高。

5 展 望

随着我国居民消费结构的升级，大众对于产品的消费更趋向于品质的要求，调理果蔬加工干制是提高果蔬附加值的一种方式。采用不同的单一干燥方式都有其相应的优缺点，选择两种或三种干燥方法相组合，取长补短达到耗能最小，效率最高，品质最好的产品。目前对于干燥技术的研究更多是偏于缩短干燥时间，提高干燥效率和节约耗能。对于干燥过程中的传热、传质机理，主要营养成分质量降解动力学模型以及干制品最适贮藏条件研究的较少[54]。许多组合干燥只是停留于实验研究，并没有大规模地应用于到实际的工业化生产加工中去。未来的组合干燥将逐步完善组合合干燥工艺中的传热、传质机理研究。同时，加强干燥过程中营养成分散失的动力学研究，最大化的保留产品的营养价值。

今后，有望逐步将理论与实际进一步结合，将实验室的组合干燥方法最大化地应用到实际工业化生产中去，使大众能吃上更好品质的干制调理果蔬。

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Research Progress of Combination Drying in Conditioning Fruitsand Vegetables Products

Liu Qing1,2, Ni Sui1*，Sun Jincai2*

(1.School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China;2.School of Food, Zhejiang Pharmaceutical College, Ningbo 310053, China)

Combined drying can make full use of the characteristics of each drying method, complementary optimization of the drying process, to improve product quality, increase economic efficiency, safety and environmental protection, reduce the purpose of drying energy consumption. In this paper, the previous studies on drying of fruit and vegetable combination are summarized, and the main types of combined drying and the research status of combined drying in China and abroad are introduced. At last, the existing problems and development trends in combination drying technology of fruit and vegetable is analyzed.

process of fruit and vegetable; combination drying; research advance

10.3969/j.issn.1006-9690.2017.04.008

2016-12-08

宁波市科技富民项目(2015C10003);宁波市国际合作项目(2015D10013)。

刘清，女，主要从事食品加工与安全技术研究。

TS255.3

A

1006-9690(2017)04-0033-06

*通讯作者： 倪穗，教授，主要从事植物生物技术研究；孙金才，男，教授，主要从事果蔬加工高新技术研究。